深海海山周围航船噪声建模与特性研究

本文以抛物方程模型为基础,结合声场的互易性,提出一种深海低频航船噪声建模方法,该方法将声源与接收点位置互换,大大降低了声场计算的运行次数和运行时间,基于该方法对深海海山周围的航船噪声进行计算和分析.研究结果表明:海山对声传播损失的影响取决于接收阵元与海山的位置关系以及海山的几何参数.由于海山的遮挡作用,海山附近航船噪声的水平指向性具有不均匀性,在有海山遮挡的方向噪声级明显低于无海山遮挡的方向,海山附近航船噪声的垂直指向性会出现多个峰值.此外,单个尖峰海山的遮挡对接收阵元处的航船噪声总级影响较小.     

泵喷推进器导管对噪声传播特性的影响

对泵喷推进器导管内外声场采用有限元方法进行了建模及计算,无限远场采用无限元技术进行建模,在考虑声振耦合的条件下,在频率域内从测量点频谱、特征频率声场及噪声指向性等方面分析了特定噪声源下导管对噪声的传播影响。研究表明,导管对低频噪声无明显影响,对较高频噪声能改变其声场指向性及降低其声压级。本文研究成果对进一步进行导管声学设计具有重要指导意义。     

表面开孔水下回转体流噪声数值模拟

采用大涡模拟湍流模型模拟表面开孔水下回转体在一定来流速度下非定常流体力学现象,分析了开孔附近的精细流动结构及时频特性.结合边界元方法(BEM)模拟流噪声的频域特征,分析了噪声空间分布及指向性特点.结果表明,表面开孔对流场的影响主要发生在前部几个开孔,舱内流体与主流在这几个开孔中发生质量交换,在舱内前部发生明显的掺混.前部开孔的压力脉动主要来自于开孔壁面的非定常涡脱落;中部及后部开孔对壁面压力脉动影响较小,主要脉动频率为回转体尾涡脱落频率.回转体总噪声级具有明显指向性,沿垂直开孔矢量方向较大,回转体上表面方向噪声级普遍大于下表面方向噪声级,且正上方及正下方噪声级较低,总噪声级沿不同指向相差不大.     

基于波导不变量的深海船舶噪声特征研究

深海环境复杂多样,船舶噪声信号特征受环境影响较大,不利于目标位置及运动态势判断。文章在深海声道形成条件及其声场传播规律研究基础上,基于波导不变量理论,对典型深海环境不同位置船舶噪声距离-频率干涉条纹特征进行理论分析和仿真验证。理论分析和仿真结果表明,深海声道会聚区及反射会聚区船舶噪声信号存在干涉条纹特征,且对应的波导不变量β值不同,故两者干涉条纹特征不同。文中提出了利用深海船舶目标噪声的干涉条纹特征,对不同位置深海船舶目标及其运动态势进行判断的方法,仿真结果和试验数据表明,该判断方法可行有效。     

圆柱形基阵指向性仿真研究

舰船辐射噪声对舰船的生存和武器装备性能有较大影响,对辐射噪声的有效测量成为检验舰船性能的重中之重。圆柱形基阵具有较好的实际形状,有利于在浅海条件下进行低噪声测量。本文建立了圆柱形基阵的数学模型,对其指向性特性进行了数值仿真,并将仿真结果与直线阵、平面阵进行对比,分析浅海条件下应用圆柱形基阵进行辐射噪声测量的优势。给出了圆柱形基阵常规波束形成和旁瓣控制波束形成的波束方向图,并着重讨论波束宽度、旁瓣级与阵元数和接收信号频率之间的关系。     

基于声散射的鱼雷自噪声场空间特性

基于螺旋桨噪声经声散射形成的自噪声理论模型,利用散射点回波原理,采用散射元时间信号叠加模型进行研究,给出在一定海面和海底反射系数、介质声吸收系数的条件下自噪声场相关系数与接收阵元间距的理论公式,并进行水平横向、水平纵向、垂直方向接收阵列的计算机仿真,从理论上分析散射自噪声场的空间特性。该理论研究为鱼雷自噪声的研究与半实物仿真提供了科学依据和有利支撑。     

考虑船体声散射效应的螺旋桨噪声频域预报（英文）

为了分析船体散射效应对船尾螺旋桨声场的影响,结合点源模型和边界元方法提出任意边界条件下螺旋桨噪声的频域预报方法,该方法可以分别计算螺旋桨的入射声场和船体散射声场,定量评估船体的声散射效应。文中以5415船型和大侧斜螺旋桨为对象,首先基于计算流体力学模拟“艇+桨”的瞬态流场特征,然后考虑船体的声散射效应,计算分析螺旋桨的声场特征。结果表明：螺旋桨的散射声场与入射声场存在较大差异,考虑船体声散射效应后,螺旋桨声压低于入射声压,且其影响不可忽略。     

不同形式表面开孔水下回转体流噪声特性研究

应用DES(Detached Eddy Simulation)湍流模型模拟表面开孔水下回转体在一定来流速度下非定常流体力学现象,分析开孔附近的精细流动结构及流场时频特性;结合FW-H模型计算开孔体流噪声,分析噪声频谱及总噪声级指向性特点。对两种方案开孔形式的回转体流场及流噪声特性进行对比。结果表明:其中的一个方案较另一方案阻力增加1%,脉动幅值也较大;两方案指向性相似,方案1的噪声级在各方向上较方案2约大4dB。频谱分析结果表明,造成方案1噪声相对较大的主要原因是孔穴流动的相互干扰。     

拖曳线列阵声呐噪声测向方法及误差分析

开展抗干扰能力强的高精度线列阵测向算法研究,对于提高拖曳线列阵声呐装备实际作战性能具有重要意义。本文给出一种适用于拖曳线列阵声呐的宽带噪声信号波达方向估计方法,利用波束形成结果,解算指向性图极大值位置,可以估算目标大致方位。分裂阵半波束处理输出左右子阵的相位差,通过解算可以精确估计波达方向。在此基础上,从阵列信号处理理论和水声工程应用角度,系统分析影响拖曳线列阵声呐噪声测向精度的各方面因素,探讨测向误差的分布规律,最后给出提高测向精度具体方法及修正措施。     

水下噪声基阵测量系统对空间源的响应

在水动力试验设备或海上实船作水下辐射噪声的测量中，为提高测量信噪比和估计噪声源强度空间分布，采用了多焦点的聚焦基阵，对于幅度补偿和幅度归一化补偿的聚焦基阵，讨论和计算了基阵对聚焦点附近的声源位置的响应（声场分布）。